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1、关于钢析架桥的空间计算李富文西南交通大学、、、析架桥通常是由主析架纵向联结系桥门架中间横向联结系和桥面系等共同组成的空间。,。,给构在竖向或横向荷载作用下析架桥的空间作用是十分明显的在过去由于受计算手段的,,限制常用的内力分析方法是依据平面结构的假定来进行的即将析架桥按其组成系统分解为若。,千个平面结构来分析其杆件内力当考虑结构的空间作用时若一根杆件伺属于几个不同的平面,,。结构则将其在各个平面结构中的计算内力叠加作为杆件在荷载作用下的总内力当桥梁承受,‘,。,对称荷载时对称弯曲上述的简化计算方法虽说是近
2、似的但仍是可取的然而对于偏心,,,荷载若忽略析架桥的杭扭作用假设桥面系横梁简支于两片主析架并按常用的杠杆法将偏心,显然,,另。’而且,祈载分配给主析其结果将使一片主柑受载过大一片主析却受载不足由于偏,。,载引起的扭转也使中间横联和平纵联受到附加的力对于横向荷载通常的计算方法是将上下。,,平纵联作为独立的平面析架来承受实际上由于析架桥的抗扭作用横向荷载将通过中间横联。,‘分配于上下平纵联扭转计算表明按平面结构的计算方法使桥面系所在的纵向联结系的设计内,。,,力偏大而另一纵向联结系的设计内力则偏小这说明对非对
3、称荷载按平面结构假设所算得,。的结果远不能反映结构的实际工作状态析架桥空间计算的方法主要分两类。第一类方法是用换算梁法。〕,〔幻,〕,〔们,即将析架桥,口,用等效的薄壁箱梁桥来代替用闭截面杆的弯曲一扭转理论算出梁截面的内力然后再换算为。、析架的杆力这个方法的优点在于它可用微分方程式来表达结构的荷载变形和内力之间的关,,系特别是对于研究桥架桥的稳定和振动以及计算用析梁加劲的吊桥和斜拉桥的稳定和振动,。,。时这一优点值得重视当采用电子计算机计算时换算梁法所需时间较短第二类方法是用有,,限单元法即将析架桥的各杆
4、件作为有限单元用矩阵分析求解结构在荷载作用下的位移和内〔‘〕,〔〔,。,,力,习其中最常用的是矩阵位移法就杆系结构而论除数值计算上的误差外此法可,,,,,认为是精确的解法然而对大跨度析架桥因其节点多杆件多故要求计算机的容量大计。算时间也较长一、用换算梁法进行析架桥的空间计算,,首先将主析架和上下平纵联的腹杆按剪切变形相等的条件换算为具有等效厚度的薄板将,,中间横联视作连续分布的横向框架这样我们就将析架桥非连续体用一个薄壁箱梁连续,,体来代替然后用薄壁空间结构理论求箱梁各截面的内力进而按析架的力学性质还原为
5、衍,。架的杆力在求截面内力时考虑横截面变形的影响是重要的下面说明如何用广义坐标铸价娜一朋一算的薄壁箱梁计算析架桥的空间作用〔幻,〔’工〔幻。一析架桥康杆的换厚度和橄向联结系的抗贫用度。,,如圈所示的普通三角形铰接析架在节间剪力作用下节点对节点的相对位移为·‘’一,,,则“一才盯鱼可粉二一气二二丁万一一刁·下平‘而才,“中,代入上式得区二一邃〔刁于叮才甲丽霭「乙、,式币通及从分别为腹杆的杆长横截图。面积友内力,,,一一块边长为和厚度为的板在剪力作用下点对点的相对位移图叮,护,君一。式中‘剪切弹性模量一,矛令
6、式式得换算板厚的算式万万厂山,。若斜杆为交叉式则式中的改用代替。一,下面讨论横联的抗剪刚度如图所示我们把主析和上下平联作用于横联的两组转向相,,反的力假之和称为剪切力矩或横向双力矩其值尸而由此产生的横联剪切变形角变,的‘半的定义为剪切角并以下式来定义横联的抗剪刚度厂尸刁占产,设横联沿桥为等距离设置若节间长度为勺决,到厂二厂上‘二一厂。尸代表连续分布的横联抗剪刚度这里采用匀布,。鱼压的值目的在使理论分析简化万‘,一,乙为求横联的值如图设横联简支于、,通刀两点‘集中荷载尸作用于顶点故剪图,,切力矩九由式得厂久
7、人一一·右口久己久一即一二用可变形的闭口薄盆梁理论进行析架桥的扭转计葬,,,,按广义坐标法当梁受扭时具有双对称截面的箱形梁上的任意点其沿梁轴方向,。,一。的纵向位移及沿横截面周线切线方向的位移见图可写成“,、二价了君,甲考,之功势,、、式中。幻甲及夕的分别代表任一横截面的纵向翘曲绕轴的扭转角和剪切变形角变、、它们都是随二而变化的未知广义位移函数功功及叻幼则分别代表与二甲及相对应,一。的广义坐标它们是顶先选定的随变化约已知线性函数见图横截面上任意点的正应力。和剪应力与未知位移函数的关系为日沐狡厂一厂司,一厂
8、卜门一厂,‘卜护·二,‘·‘卜,,‘器·‘二,·二·,,,··,··,,卜,卜,,斋器,,设为沿方向作用的分布外力则作用在微小板元的内力和外力的平衡方程可写成勺﹄一口日宕一即一,,予式中应用应位移原理并积分可求得‘‘·一二、抓价少,。、‘【粤瓜汀,二护工,二工一‘,,艺七沪了卜’中”砂了一丁一丁一二,式中对全部弦杆面积的积分’’‘’‘,,,‘、‘,,”一,几一”梁周。乡一沿”箱梁周线邻的全周积分—、,即可得出未知函数。幻甲盆及
